结构设计的经济性措施

结构设计的经济性措施1 建筑体型

2 结构计算

2.1 整体计算指标控制

2.2 重力荷载

2.2.1 重力荷载的计算要点

2.2.1 重力荷载标准值控制范围

2.3 基本自振周期

3 结构材料

3.1 钢筋

3.2 混凝土

4 结构构件设计

4.1 楼板设计

4.2 梁设计

4.3 墙柱设计

4.4 基础及地下室设计

5 高层住宅经济性指标参考

1 建筑体型

多层建筑一般是竖向重力荷载起主导作用，而对于高层建筑，如何抵抗水平荷载则是首要问题。建筑物的体型对抗风、抗震的影响非常大，好的体型决定了建筑物抗风、抗震的上限，合理的计算和构造只是去接近这个上限。在建筑方案阶段，结构工程师的重要工作就是要说服建筑师采用较为规整的体型。

抗震设计时，平面不利于抗震的体型有凹凸过大、细腰和角部重叠形、楼板开大洞等；立面不利于抗震的体型有头重脚轻、h形立面等。

抗风设计时，要控制建筑物体型的光滑程度。圆形、椭圆形是最佳体型，方形切角，整个平面没有直角或锐角也是比较好的体型。建筑外表面要尽量避免装饰性的突起，尽量光滑。

2 结构计算

2.1 整体计算指标控制

结构整体计算需要控制的指标有：位移比、周期比、刚度比、层间受剪承载力比、剪重比、刚重比、层间位移角、轴压比等。结构计算要让所有参数满足规范要求，但为了经济性又不能远远超过标准值，整个建模计算过程需要结构设计人员不停的尝试、不停的纠错，在整体指标“通过计算”和“经济合理”之间找到契合点。

2.2 重力荷载计算

重力荷载一般由4部分组成：①结构自重；②楼、底面粉刷、吊顶自重，屋面找坡、防水、保温层等自重；③填充墙及门窗自重；④使用活荷载。结构设计时候应建立两个清楚的概念：

（1）轻。尽量采用轻质、高强的建筑材料，减轻自重；

（2）准。重力荷载的计算牵一发动全身，它的准确计算，关系到建筑物的实际安全度的准确控制，也关系到结构设计的经济性。

2.2.1 重力荷载的计算要点

（1）计算结构自重时，扣除梁板重叠部分的板重、墙板重叠部分的板重、梁柱重叠部分的梁重等；

（2）使用活荷载计算要根据《建筑结构荷载规范》GB5009-2012第 5.1.2条的规定进行折减；

（3）消防车活荷载计算要根据板跨和覆土厚度进行折减，折减系数可参见《荷载规范》附录B；

（4）设计楼面梁时，消防车活载应做折减，单向楼盖次梁和双向楼盖主、次梁折减系数取0.8，单向楼盖的主梁折减系数取0.6；

（5）计算填充墙自重时，应扣除梁高，且根据门窗洞口的大小进行适当的折减。

2.2.2 重力荷载标准值控制范围

采用普通轻质填充墙（墙密度为1000~1300 kg/m³）的各类现浇混钢筋混凝土结构的平均重力，其范围大致如下表2.2所示：

表2.2 重力荷载标准值控制范围

<附件1>为荷载计算书范例，设计人员应根据工程实际情况填写，施工图审查时作为结构计算书的依据之一。

<附件2>为消防车荷载计算表，供设计人员参考，用于工程设计时，设计人员应仔细验证。

2.3 基本自振周期

高层建筑结构的基本自振周期，是在自身质量和侧移刚度确定后，自身固有的及其重要的力学特性。它的大小直接影响到水平荷载，如风和地震这两类动力

荷载作用于建筑物自身的效应，同时又是衡量一个高层建筑结构质量和刚度是否匹配、刚度是否合理的重要指标。

高层建筑结构基本自振周期较佳幅值：

T1=（0.10~0.14）n 框架结构

T1=（0.08~0.12）n 框剪、框筒结构

T1=（0.05~0.08）n 剪力墙结构

n为高层建筑结构层数。

3 结构材料

3.1 钢筋

结构受力钢筋均采用三级钢（HRB400），构造钢筋采用三级钢（HRB400）或一级钢（HPB300），避免使用二级钢（HRB335）。

3.2 混凝土

粱、板：C40~C25，尽量不宜超过C35，高标号混凝土不经济且容易开裂，除屋面外住宅上部楼层可以采用C25；

框架柱：C60~C30，当地条件应许下，应尽可能提高柱子的混凝土强度等级，减小柱截面尺寸；

剪力墙：C50~C30；

侧壁：C30，地下室侧壁一般长度较大对混凝土强度要求不高。

4 结构构件设计

4.1 楼板设计

（1）楼板受力钢筋采用三级钢HRB400时，其最小配筋率采用0.15和45ft/fy中的较大值。例如：厚度100mm的楼板，砼等级为C30时，最小配筋率为max{0.15%，0.179%}=0.179%，按最小配筋率可配Φ6@150（188mm2/m）。

（2）楼板底筋最小直径可取Φ6，支座筋最小直径宜为Φ8。

（3）地下室、屋面等需要设置通长钢筋的楼板，按最小配筋率设置通长钢筋，配筋不足之处附加。

（4）地震设防区跨度≥1.2m的楼层悬臂结构，如无特殊要求宜采用梁板式结构；当跨度＜1.2m可采用悬臂板式结构。

（5）小跨度楼板上砌砖墙时墙底可不设次梁，但上机计算时应按等效荷载法输入隔墙荷载。

4.2 梁设计

（1）抗震等级为一、二级的框架梁应有1/4的负筋拉通（且不应小于底面纵筋的1/4），直径不应小于14mm；拉通面筋的数量应与箍筋肢数对应，不足时应配置架立筋补足；对于三级及以下的框架梁，可用架立筋与梁负筋搭接。

（2）除设计特别注明外，楼层梁架立筋宜按下表4.2配置。一般情况下，次梁在跨中可按下表设置架立筋而不需设置通长面筋，对于承受荷载较大同时跨度也较大时的框架梁和次梁（如地下室顶板），可采用部分支座纵筋作为通长面筋。

表4.2 梁架立筋选取表